лекции / Электронные ключи
.pdfЭлектронные ключи
ДИОДНЫЕ КЛЮЧИ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
ег |
|
|
|
Е1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
I2 |
E1 U0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Rг Rп Rн |
|
|
|
|
|
|
|
t |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
E2 U0 |
|
|
|
|
|
|
Е2 |
|||
|
|
|
id |
|
|
|
|
|
|
|||
|
I3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Rг Rп Rн |
I1 |
|
|
|
I2 |
|
|
|
|||
Диодный ключ |
|
|
|
|
|
|
t3 t4 |
t |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
I2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
tв б ln 1 |
|
ud |
|
|
|
I3 |
|
|
|
||
|
|
|
I3 |
|
|
|
|
|
|
tв |
|
|
|
|
Uпр.м |
|
|
|
|
|
|
||||
|
ег1 VD1 |
|
|
Uпр. |
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
ЕП |
|
|
|
вкл. |
|
|
t |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
R1 |
0 |
t |
|
|
t |
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
2 |
|
|
ег2 VD2 |
|
UВЫХ |
Переходные процессы |
||||||||
Упрощенная ВАХ |
|
|
|
|||||||||
ег3 VD3 |
|
Rн |
в диодном ключе |
|||||||||
|
|
|||||||||||
полупроводникового |
|
|
|
|
|
|
Rн |
|
||||
диода |
|
|
|
|
Uвых Eп R |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
R |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
1 |
|
|
Транзисторный ключ с общим эмиттером
|
|
|
|
|
Ек |
|
|
|
|
|
Rк |
|
|
|
|
|
uк |
R1 |
|
iб |
Cкб |
|
iк |
|
|
uб |
|
||
|
|
|
|
VТ |
|
|
|
R2 |
Cэб |
|
|
|
ег |
|
|
||
|
|
|
Iк0 |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Транзисторный ключ
Определение рабочей точки транзисторного ключа
|
|
|
|
Закрытое состояние |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Е0б >IкоR1 |
Iк = Iб+Iко Iб |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
Режим насыщения |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Iб |
E1 Uбэ |
|
|
I |
|
|
E U |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
кн |
к |
|
|
|
кэн |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rк |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Iбн |
Iкн |
|
Eк Uбэ |
|
|
Ек |
Iб |
SIбн S |
|
Iкн |
S |
|
Ек |
|
||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
Rкβ0 |
|
|
R |
|
|||||||||||
|
β0 |
|
Rкβ0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
0 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
||
Режим включения
Этап подготовки
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
t |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
(t) U |
|
U |
|
( ) 1 e |
|
|||||||||||
u |
бэ |
(0)e |
бэ |
|
|
|
|||||||||||
бэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
tз ln |
Uбэ ( ) Uбэ (0) |
= |
ln |
Е1 |
|
Е2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Uбэ ( ) U0 |
Е1 U0 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Режим включения
Этап формирования переднего фронта включения
|
dq |
|
|
|
q |
|
C |
|
|
|
|
|
duкб |
C |
duэб |
i |
t |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
dt |
|
|
|
кб |
|
|
dt |
|
|
|
|
эб |
|
dt |
|
|
|
|
б |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dq |
|
|
q |
|
i |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
q(t) Q(0)e |
|
|
|
|
|
Q( ) 1 e |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q(t) |
i |
|
(t) |
|
|
|
|
t |
|
|
ln |
Q( ) Q(0) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фп |
|
|
|
|
|
Q( ) Qн |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
t |
|
|
|
ln |
|
|
I |
б1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln |
|
S |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
фп |
|
|
|
|
|
Iб1 Iбн |
|
|
|
|
|
S 1 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
tфп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
экв |
= + 0Скб Rк |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Режим выключения
Этап рассасывания
Q(0) = Iб1 ; Q( ) = –Iб2 ; Q(tр) = Iбн
t |
р |
ln |
|
|
|
Iб2 |
|
Iб1 |
|
|
|||||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Iб2 |
|
Iбн |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
Этап формирования фронта спада фронта импульса
Q(0) = Iбн ; Q( ) = –Iб2 ; Q(tфз) = 0
tфз ln Iб2I Iбн б2
tфз=2.2
tфз = (3…5) Rк (Cн + Скб 0)
|
fмакс |
1 |
. |
|
Tбыст.=tфп+tр+tфз+tз |
|
|||
Tбыстр |
||||
|
|
|
Потери мощности в ключе
Режим запирания |
Режим насыщения |
|
Pкз Eк Iко |
T tи |
Pкн Uкн Iкн |
tи |
T |
T |
Режим коммутации (включения/выключения)
iк (t) Iкн t t
фп
Pквкл |
1 tфп |
||
|
iк (t)uк (t)dt |
||
Т |
|||
|
0 |
||
|
(t) E |
|
|
t |
|
u |
1 |
|
|
||
|
|||||
к |
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
tфп |
|
Pквкл = ЕкIкн f tфп/6
Pквыкл = ЕкIкн f tфз/6
Pк = Pкз+Pкн+Pквкл+ Pквыкл
Варианты ключевых схем на транзисторах
Ек |
Rк |
Rк |
|
|
uк1 uк2
|
VТ1 |
VТ2 |
UВХ |
|
UОП |
|
IЭ1 |
IЭ2 |
|
|
I0 |
|
Транзисторный |
Ключ с ускоряющей (форсирующей) емкостью |
переключатель тока |
U1 |
UВХ |
|
|
|
|
||
UОП |
UЭБ |
UM |
|
UЭБ |
|||
|
|
||
U2 |
|
t |
|
|
UK1 |
|
|
Е1 |
|
|
Е2 |
|
t |
|
|
Временная диаграмма |
|
Ключ с нелинейной ООС (транзистор Шоттки) |
транзисторного |
|
переключателя тока |
||
|
Ключи на МДП-транзисторах
ЕC |
|
|
U |
|
RС |
|
IС |
||
|
|
ЗИ |
||
UВЫХ |
IСB |
|
B |
|
|
|
|||
VТ1 |
|
|
||
|
|
|
||
CН |
IСА |
A |
|
|
|
|
|
||
UВХ |
|
|
|
|
|
|
|
UСИ |
|
|
|
UОСТ |
ЕС |
|
Ключ |
Рабочая точка ключа |
|||
с резистивной нагрузкой |
||||
|
|
|
||
uвх |
|
|
UОТС |
UВХ.М |
|
t |
||
|
||
0 |
|
|
uвых |
|
|
ЕС |
|
|
UОСТ |
|
|
|
t |
tфз 
tфп
Временные диаграммы ключа
|
|
|
t |
|
|
|
t |
|
IС = IСВ = const |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
u (t) U |
|
Е |
1 e |
|
|
|
|
|
|
||||||||
ост |
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
вых |
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
Е I |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
Сн |
вых |
R |
1 e |
|
|
|||
tфп = 2.2 |
|
|
|
= RсCн |
|
|
|
С |
CB С |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
I |
|
R |
tфз |
EС |
tфз ln |
|
СB |
С |
|
|
|
|
||||
IСB RС EC |
I Cн |
||||
|
|
|
|
|
CB |
|
ЕП |
|
|
|
|
VТ2 |
|
IС1 |
U |
|
|
|
ЗИ |
|
|
|
UВЫХ |
|
|
|
|
CН |
|
|
UВХ |
|
IСА |
A |
UОТС |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
VТ1 |
|
|
UСИ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
UОСТ |
ЕС |
Ключ с активной нагрузкой и его рабочая точка
ЕП
VТ2
UВХ |
UВЫХ |
CН
VТ1
Комплементарный ключ